[Section 4] JWT 인증

Kim·2022년 11월 23일

JWT spring security

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세션 기반 인증

☑️ 특징

인증된 사용자 정보는 서버 측의 세션 저장소에서 관리한다.
생성된 사용자 세션의 고유 ID인 세션 ID는 클라이언트의 쿠키에 저장되어 request 전송 시, 인증 수단으로 사용된다.
세션 ID만 클라이언트 쪽에서 사용하므로 상대적으로 적은 네트워크 트래픽을 사용한다.
서버 측에서 세션 정보를 관리하므로 보안성 측면에서 유리하다.
서버의 확장성 면에서는 세션 불일치 문제가 발생할 가능성이 높다.
세션 데이터가 많아질수록 서버의 부담이 가중될 수 있다.
SSR(Server Side Rendering) 방식의 애플리케이션에 적합한 방식이다.

💡 jwt 보다 session이 안전할까? 🤔

☑️ 인증 절차

토큰 기반 인증

☑️ 특징

토큰에 포함된 사용자 정보는 서버 측에서 별도의 관리를 하지 않는다.
서버 측에서 토큰을 관리하지 않아서 보안성 측면에서 불리하다.
생성된 토큰을 헤더에 포함하면, requset 전송 시에 인증 수단으로 사용한다.
토큰 내에 인증된 사용자 정보 등을 포함하고 있기 때문에 세션에 비해 상대적으로 많은 트래픽을 사용한다.
인증된 사용자 request 상태를 유지할 필요가 없으므로 서버의 확장성 면에서 유리하고, 세션 불일치 같은 문제가 발생하지 않는다.
토큰에 포함되는 사용자 정보는 토큰 특성상 암호화가 되지 않으므로 토큰이 탈취될 경우, 사용자 정보를 그대로 제공하게 된다. 따라서 민감한 정보는 토큰에 포함하지 않아야 한다.
기본적으로 토큰이 만료되기 전까지는 토큰을 무효화시킬 수 없다.
CSR(Client Side Rendering) 방식의 애플리케이션에 적합한 방식이다.

세션의 경우 서버 확장 시, 세션 불일치 문제가 발생할 수 있으나 Sticky Session, Session Clustering, Session 저장소의 외부 분리 등의 작업을 통해 보완한다.
토큰의 경우 기본적으로 토큰 무효화를 할 수 없지만 key, value 쌍의 형태로 저장되는 Redis 같은 인메모리 DB에 무효화시키고자 하는 토큰의 만료시간을 짧게 줘서 해당 토큰을 사용하지 못하게 하는 등의 방법으로 토큰 무효화 문제를 보완한다.

☑️ 인증 절차

JWT(JSON Web Token)

💡 JWT 공식 사이트
💡 Introduction to JSON Web Tokens

☑️ 종류

🔅 Access Token

사용자의 이메일, 연락처, 주소 등 보호된 정보에 접근할 수 있는 권한 부여에 사용한다.
클라이언트가 처음 인증을 받게 될 때(로그인) Access Token과 Refresh Token 두 가지를 다 받지만, 실제로 권한을 얻는 데 사용하는 토큰은 Access Token이다.

🤔 Access Token이 탈취당한다면?
악의적인 사용자가 Access Token을 탈취했다면, 자신이 해당 사용자인 것처럼 서버에 여러 요청을 보낼 수 있다.
그러므로, Access Token은 비교적 짧은 유효 기간을 주어 탈취되더라도 오랫동안 사용할 수 없게 하는 것이 좋다.
Access Token의 유효기간이 만료된다면 Refresh Token을 사용하여 새로운 Access Token을 발급받는데, 이때 사용자는 다시 로그인 인증을 할 필요가 없다.

🔅 Refresh Token

Access Token 발급받을 때 사용한다.

🤔 Refresh Token도 탈취당한다면?
유효기간이 긴 Refresh Token도 탈취당한다면 큰 문제가 될 수 있다. Refresh Token을 이용하여 Access Token을 다시 발급받으면 사용자에게 피해를 입힐 수 있기 때문이다.
그러므로, 사용자의 편의보다 정보를 지키는 것이 더 중요한 웹 애플리케이션은 Refresh Token을 사용하지 않는 곳이 많다.

💡 Refresh Token은 언제 발급해줘야 할까요?

☑️ 구조

[이미지 출처] VELOPERT.LOG

JWT는 .을 기준으로 Header, Payload, Signature 세 부분으로 나뉜다.

🥇 Header

어떤 종류의 토큰인지, 어떤 알고리즘으로 sing할 것인지 정의한다.
❗JSON Web Token이므로 JSON 포맷 형태로 정의한다는 것을 기억하자.

{
  "alg": "HS256",
  "typ": "JWT"
}

➡️ JSON 객체를 base64 방식으로 인코딩하면 JWT의 첫 번째 부분이 완성된다.

🥈 Payoad

Payload에는 서버에서 활용할 수 있는 사용자의 정보가 담겨 있다.
어떤 정보에 접근 가능한지에 대한 권한을 담을 수도 있고, 사용자의 이름 등 필요한 데이터를 담을 수 있다.
Signature를 통해 유효성이 검증될 정보이지만 민감한 정보는 담지 않는 것이 좋다.

{
  "sub": "someInformation",
  "name": "phillip",
  "iat": 151623391
}

➡️ JSON 객체를 base64로 인코딩하면 JWT의 두 번째 부분이 완성된다.

🥉 Signature

base64로 인코딩된 첫 번째, 두 번째 부분이 완성되었다면, Signature에서는 원하는 비밀 키(Secret Key)와 Header에서 지정한 알고리즘을 사용하여 Header와 Payload에 대해서 단방향 암호화를 수행한다.
암호화된 메시지는 토큰의 위변조 유무를 검증하는 데 사용한다.

🤔 만약 HMAC SHA256 알고리즘을 사용할 때 Signature는?
HMACSHA256(base64UrlEncode(header) + '.' + base64UrlEncode(payload), secret);

👍 장점

무상태성(Stateless) + 확장성 (Scalability)
- 상태를 유지하지 않으며 확장에 용이한 애플리케이션을 구현하기 용이하다.
- 서버는 클라이언트에 대한 정보를 저장할 필요가 없다.
  토큰이 정상적으로 검증되는지만 판단한다.
- 클라이언트는 request를 전송할 때마다 토큰을 헤더에 포함시키면 된다.
  - 여러 대의 서버를 이용한 서비스라면, 하나의 토큰으로 서버에서 인증이 가능하므로 JWT를 사용하는게 효과적이다.
    만일 세션 방식이라면 모든 서버가 해당 사용자의 세션 정보를 공유하고 있어야 한다.
클라이언트가 request를 전송할 때마다 자격 증명 정보를 전송할 필요가 없다.
- HTTP Basic 같은 인증 방식은 request를 전송할 때마다 자격 증명 정보를 포함해야 하지만,
  JWT의 경우 토큰이 만료되기 전까지는 한 번의 인증만 수행하면 된다.
인증을 담당하는 시스템을 다른 플랫폼으로 분리하는 것이 용이하다.
- 사용자의 자격 증명 정보를 직접 관리하지 않고 Github, Google 등 다른 플랫폼의 자격 증명 정보로 인증하는 것이 가능하다.
- 토큰 생성용 서버를 만들거나 다른 회사에 토큰 관련 작업을 맡기는 등 다양한 활용이 가능하다.
권한 부여에 용이하다.
- 토큰의 Payload(내용물) 안에 해당 사용자의 권한 정보를 포함하는 것이 용이하다.

👎 단점

Payload는 디코딩이 용이하다.
- Payload는 base64로 인코딩되기 때문에 토큰을 탈취하여 Payload를 디코딩하면, 토큰 생성 시 저장한 데이터를 확인할 수 있다.
  따라서 Payload에는 민감한 정보를 포함하지 않아야한다.
토큰의 길이가 길어지면 네트워크에 부하를 줄 수 있다.
- 토큰에 저장하는 정보의 양이 많아질수록 토큰의 길이는 길어진다.
  request를 전송할 때마다 길이가 긴 토큰을 함께 전송하면 네트워크에 부하를 줄 수 있다.

토큰은 자동으로 삭제되지 않는다.
- 한 번 생성된 토큰은 자동으로 삭제되지 않기 때문에 토큰 만료 시간을 반드시 추가해야 한다.
- 또한 토큰이 탈취된 경우 토큰의 기한이 만료될 때까지 토큰 탈취자가 해당 토큰을 정상적으로 이용할 수 있으므로 만료 시간을 너무 길게 설정하지 않아야 한다.

Kim

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